JP4886544B2

JP4886544B2 - 基板処理方法および基板処理装置

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Publication number: JP4886544B2
Application number: JP2007031245A
Authority: JP
Inventors: 篤郎永徳
Original assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2007-02-09
Filing date: 2007-02-09
Publication date: 2012-02-29
Anticipated expiration: 2027-02-09
Also published as: US20080190454A1; JP2008198741A; TW200847249A; TWI366869B

Description

この発明は、基板処理方法および基板処理装置に関する。処理対象となる基板には、たとえば、半導体ウエハ、液晶表示装置用基板、プラズマディスプレイ用基板、ＦＥＤ（Field Emission Display）用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、フォトマスク用基板、セラミック基板などが含まれる。

半導体装置や液晶表示装置の製造工程では、半導体ウエハや液晶表示装置用ガラス基板などの基板に対して処理液を用いた処理が行われる。具体的には、基板の主面に薬液による薬液処理が行われ、その後、薬液が供給された基板の主面に純水が供給されて、当該基板上の薬液を洗い流すリンス処理が行われる。
リンス処理が行われた後は、基板上に残留している純水を除去して基板を乾燥させる乾燥処理が行われる。この乾燥処理を行う方法としては、リンス処理後の基板の主面に、純水よりも揮発性が高い有機溶剤であるＩＰＡ（イソプロピルアルコール）の液体を供給することにより基板上の純水をＩＰＡに置換し、その後、このＩＰＡを基板上から除去することにより当該基板を乾燥させるものがある。
特開２００３−９２２８０号公報

ところが、前述の乾燥処理方法では、基板上の純水を完全にＩＰＡに置換するのに長時間を要する。すなわち、ＩＰＡの液体をリンス処理後の基板の主面に供給する場合、基板上の純水の大部分は短時間でＩＰＡに置換されるが、基板上に形成されたパターンの奥にまで入り込んだ純水は容易に置換できない。したがって、基板上の純水を完全にＩＰＡに置換するには、ＩＰＡの液体を長時間供給し続けなければならない。またそれに伴って、ＩＰＡの消費量が増加してしまう。ＩＰＡ等の有機溶剤は高価であるので消費量を低減することが望まれる。

一方、ＩＰＡの液体に代えて、ＩＰＡの蒸気をリンス処理後の基板の主面に供給することが考えられる。しかしながら、ＩＰＡの蒸気を基板に供給する場合、蒸気の吐出口に近い基板上の位置では当該蒸気が良好に供給されるが、蒸気の吐出口から離れた基板上の位置では当該蒸気を良好に供給し難い。したがって、基板上の純水に溶け込むＩＰＡの量が基板上の位置によって異なり、ＩＰＡの濃度にむらが生じてしまう。

このように基板上でＩＰＡの濃度にむらが発生した場合、液体表面に表面張力差が生じるためマランゴニ効果による対流が発生しやすくなる。この対流によりまだ十分にＩＰＡに置換されていない部分でも基板表面が露出し、微細パターン内部に取り残された水分を含む液体の表面張力によるパターン倒れやウォーターマーク等の不良が発生してしまう。
そこで、この発明の目的は、ダメージや乾燥不良の発生を抑制しつつ、処理時間を低減することができる基板処理方法および基板処理装置を提供することである。

また、この発明の他の目的は、基板の乾燥性を向上させるための処理流体の消費量を低減することができる基板処理方法および基板処理装置を提供することである。

前記目的を達成するための請求項１記載の発明は、基板（Ｗ）の主面に水を供給する水供給工程と、この水供給工程の後に、純水よりも表面張力が低い第１低表面張力液体としてのＨＦＥを前記主面に供給する液体供給工程と、この液体供給工程の後に、純水よりも表面張力が低い低表面張力液体であって、前記第１低表面張力液体に溶解可能である第２低表面張力液体としてのＨＦＥおよびＩＰＡの蒸気を前記主面に供給することにより、前記主面に残留している液成分にＨＦＥおよびＩＰＡを溶け込ませて、ＨＦＥおよびＩＰＡを含む液膜で前記主面が覆われた状態にするとともに、当該液成分に含まれる水を当該液成分に溶け込んだＩＰＡに溶け込ませて拡散させ、この水を蒸発させて前記主面から除去する蒸気供給工程と、前記液体供給工程および蒸気供給工程と並行して前記基板を回転させることにより、前記基板から液体を排出させて、前記主面に残留している液量を減少させる基板回転工程とを含む、基板処理方法である。

なお、この項において、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表すものとする。
この発明によれば、基板の主面に水が供給された後（水供給工程）、純水よりも表面張力が低い第１低表面張力液体としてのＨＦＥを基板の主面に供給することにより（液体供給工程）、基板上の水の大部分を洗い流して、ＨＦＥで基板表面を覆うことができる。

そして、第１低表面張力液体としてのＨＦＥが基板の主面に供給された後、ＨＦＥによって覆われた基板の主面に、純水よりも表面張力が低い低表面張力液体であって、前記第１低表面張力液体に溶解可能であり、第１低表面張力液体と表面張力の差の少ない第２低表面張力液体としてのＨＦＥおよびＩＰＡの蒸気を供給することにより（蒸気供給工程）、マランゴニ対流によって基板表面を露出させることなく、ＨＦＥおよびＩＰＡを基板上の液成分に溶け込ませることができる。

すなわち、第２低表面張力液体としてのＨＦＥおよびＩＰＡは第１低表面張力液体としてのＨＦＥに溶解可能であるので、基板に供給されたＨＦＥおよびＩＰＡの蒸気は、ＨＦＥを含む基板上の液成分の液面で凝縮（液化）した後、当該液成分に溶け込んでいく。また、基板上の液成分の大部分はＨＦＥであるので、基板上の液成分の表面張力はＨＦＥの表面張力とほぼ同じになっている。したがって、第１低表面張力液体としてのＨＦＥと同じく純水よりも表面張力の低い第２低表面張力液体としてのＨＦＥおよびＩＰＡの蒸気を基板の主面に供給することで、マランゴニ効果による対流の発生を抑制しつつ、基板上の液成分にＨＦＥおよびＩＰＡを溶け込ませることができる。これにより、基板上にＨＦＥおよびＩＰＡを含む液相を形成することができる。

また、基板上に第２低表面張力液体としてのＨＦＥおよびＩＰＡの蒸気を供給することで、基板上の液成分にＨＦＥおよびＩＰＡを溶け込ませつつ、気相の水蒸気濃度を低く抑えるので、基板上に残留している水が当該液成分の液面から蒸発することを促進させて、水を基板上から完全に除去することができる。これにより、水の表面張力によるパターン倒れなどのダメージや、ウォーターマークなどの乾燥不良が基板に生じることを抑制することができる。

前記液体供給工程では、全ての水が第１低表面張力液体としてのＨＦＥに置換されるのではなく、当該水の大部分がＨＦＥに置換されるだけである。したがって、第１低表面張力液体としてのＨＦＥの供給時間を短縮することができる。これにより、基板の処理時間を短縮することができる。また、ＨＦＥの供給時間の短縮に伴って、ＨＦＥの消費量を低減することができる。

また、蒸気供給工程において基板上の液成分に溶け込んだ第２低表面張力液体としてのＨＦＥおよびＩＰＡに、当該液成分に含まれる微量の水を溶け込ませることができるので、基板上の液成分に水を拡散させつつ、当該液成分の液面から水を蒸発させることができる。これにより、前記液体供給工程が行われた基板の主面に残留している水を当該主面から効率的に除去することができる。

また、第１低表面張力液体としてのＨＦＥ、ならびに第２低表面張力液体としてのＨＦＥおよびＩＰＡは、純水よりも表面張力の低い液体であるので、基板の主面が水で覆われているときよりも、基板の主面を覆う液体の表面張力が低い状態として当該水を基板上から排除できる。そして、第１低表面張力液体としてのＨＦＥを基板の主面に供給し、その後に、第２低表面張力液体としてのＨＦＥおよびＩＰＡの蒸気を基板の主面に供給することにより、マランゴニ効果による対流の発生を抑制することができる。また、基板の主面ではなく、基板上の液成分の液面から水を蒸発させることにより、乾燥不良の発生を抑制しつつ、基板上から水を完全に除去することができる。

また、第１低表面張力液体としてのＨＦＥと第２低表面張力液体としてのＨＦＥおよびＩＰＡとの表面張力の差が所定値以下であるので、第１低表面張力液体としてのＨＦＥを含む液層と第２低表面張力液体としてのＨＦＥおよびＩＰＡを含む液層との界面においてマランゴニ効果による対流が発生することより確実に抑制することができる。すなわち、前記所定値として、マランゴニ効果が実験的に生じない境界値を設定することにより、第２低表面張力液体としてのＨＦＥおよびＩＰＡを基板上の液成分に均一に溶け込ませることができる。具体的には、前記所定値として、たとえば、２０ｍＮ／ｍを設定することができる。

また、前記液体供給工程および前記蒸気供給工程と並行して基板を回転させることにより、水を含む基板上の液成分の一部を当該基板の回転による遠心力によって振り切って基板上から除去することができる。したがって、基板の主面に残留している水を基板上から効率的に除去することができる。

また、基板を回転させることにより、基板上の大半の液成分を基板外にすみやかに除去することができる。これにより、基板表面の液相を薄くし、かつ蒸発させるべき処理液の量を少なくすることができる。したがって、短時間で基板表面に残留する水分を蒸発させることができる。
請求項２記載の発明は、前記蒸気供給工程は、基板対向部材（５）の基板対向面（３１）を前記主面に対向させる対向工程と、前記基板対向面が前記主面に対向された状態で、前記基板対向面と前記主面との間の空間に前記蒸気を供給する工程とを含む、請求項１に記載の基板処理方法である。

この発明によれば、基板対向部材の基板対向面が基板の主面に対向された状態で、当該基板対向面と当該主面との間の空間に第２低表面張力液体としてのＨＦＥおよびＩＰＡの蒸気を供給することにより、当該蒸気が拡散することを抑制できるので、基板の主面に対して高濃度の蒸気を効率的に供給することができる。これにより、第２低表面張力液体としてのＨＦＥおよびＩＰＡの蒸気の消費量を低減することができる。

請求項３記載の発明は、前記蒸気供給工程は、前記基板対向面と前記蒸気が流通する流通管（３５，３７，３８，３９）とを加熱する加熱工程を含み、前記基板対向面および前記流通管の温度が前記第２低表面張力液体としてのＨＦＥおよびＩＰＡの蒸気が凝縮する温度よりも高くされた状態で、前記蒸気を前記主面に供給する工程である、請求項２記載の基板処理方法である。
この発明によれば、基板対向面と、第２低表面張力液体としてのＨＦＥおよびＩＰＡの蒸気が流通する流通管との温度を、ＨＦＥおよびＩＰＡの蒸気が凝縮する温度よりも高くすることより、ＨＦＥおよびＩＰＡの蒸気が基板対向面や前記流通管内で結露して消費されることを抑制することができる。これにより、ＨＦＥおよびＩＰＡの蒸気の消費量を低減することができる。

請求項４記載の発明は、前記蒸気供給工程は、前記主面の温度が前記第２低表面張力液体としてのＨＦＥおよびＩＰＡの蒸気が凝縮の分圧を飽和蒸気圧とする第２低表面張力液体の温度以下にされた状態で、前記蒸気を当該主面に供給する工程を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の基板処理方法である。
この発明によれば、前記蒸気供給工程において基板の主面の温度を第２低表面張力液体としてのＨＦＥおよびＩＰＡの蒸気が凝縮の分圧を飽和蒸気圧とする第２低表面張力液体の温度以下にすることにより、ＨＦＥおよびＩＰＡの蒸気を基板上で結露させることができる。すなわち、ＨＦＥおよびＩＰＡの蒸気を基板の主面に効率的に供給することができる。これにより、ＨＦＥおよびＩＰＡの蒸気の消費量をより低減することができる。また、ＨＦＥおよびＩＰＡの蒸気を基板の主面に効率的に供給することにより、基板の主面がＨＦＥおよびＩＰＡの液体によって覆われた状態を維持することができる。

請求項５記載の発明は、前記蒸気供給工程の後、基板の主面に付着している液成分を除去して当該基板を乾燥させる基板乾燥工程をさらに含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の基板処理方法である。
この発明によれば、前述のように、前記蒸気供給工程が行われた後の基板上には水が存在しておらず、純水よりも表面張力の小さい第１および第２低表面張力液体のみ、すなわちＨＦＥおよびＩＰＡのみが存在しているので、乾燥不良が生じることを抑制しつつ、短時間で基板を乾燥させることができる。

請求項６記載の発明は、基板を保持するための基板保持手段（２）と、前記基板保持手段に保持されている基板を回転させる基板回転手段（９）と、前記基板の主面に水を供給するための水供給手段（３，４）と、前記基板の主面に、純水よりも表面張力が低い第１低表面張力液体としてのＨＦＥを供給するための液体供給手段（４）と、前記基板の主面に、純水よりも表面張力が低い低表面張力液体であって、前記第１低表面張力液体に溶解可能である第２低表面張力液体としてのＨＦＥおよびＩＰＡの蒸気を供給するための蒸気供給手段（３５，３７〜３９）と、前記基板保持手段、水供給手段、基板回転手段、液体供給手段および蒸気供給手段を制御する制御手段（４７）とを含み、前記制御手段は、前記水供給手段から前記基板保持手段に保持されている基板の主面に水を供給させる水供給工程と、前記水供給工程の後に、前記液体供給手段から前記基板保持手段に保持されている基板の主面にＨＦＥを供給させる液体供給工程と、前記液体供給工程の後に、前記蒸気供給手段から前記基板保持手段に保持されている基板の主面にＨＦＥおよびＩＰＡの蒸気を供給することにより、前記主面に残留している液成分にＨＦＥおよびＩＰＡを溶け込ませて、ＨＦＥおよびＩＰＡを含む液膜で前記主面が覆われた状態にするとともに、当該液成分に含まれる水を当該液成分に溶け込んだＩＰＡに溶け込ませて拡散させ、この水を蒸発させて前記主面から除去する蒸気供給工程と、前記液体供給工程および蒸気供給工程と並行して、前記基板保持手段に保持されている基板を前記基板回転手段によって回転させることにより、前記基板から液体を排出させて、前記主面に残留している液量を減少させる基板回転工程とを実行する基板処理装置（１）である。

この発明によれば、請求項１記載の発明に関して述べた効果と同様な効果を奏することができる。

以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る基板処理装置１の構成を説明するための図解図である。この基板処理装置１は、基板としての半導体ウエハＷ（以下、単に「ウエハＷ」という。）に処理液による処理を施すための枚葉式の処理装置であり、ウエハＷをほぼ水平に保持して回転させるスピンチャック２と、このスピンチャック２に保持されたウエハＷの表面（上面）に処理液を供給する第１ノズル３および第２ノズル４と、スピンチャック２の上方に設けられた遮断板５とを備えている。

スピンチャック２は、鉛直な方向に延びる回転軸６と、回転軸６の上端に水平に取り付けられた円板状のスピンベース７とを有している。スピンチャック２は、スピンベース７の上面周縁部に立設された複数本のチャックピン８によって、ウエハＷをほぼ水平に保持することができる。すなわち、複数本のチャックピン８は、スピンベース７の上面周縁部において、ウエハＷの外周形状に対応する円周上で適当な間隔をあけて配置されており、ウエハＷの裏面（下面）周縁部を支持しつつ、ウエハＷの周面の異なる位置に当接することにより、互いに協働してウエハＷを挟持して、このウエハＷをほぼ水平に保持することができる。

また、回転軸６には、モータなどの駆動源を含むチャック回転駆動機構９が結合されている。複数本のチャックピン８でウエハＷを保持した状態で、チャック回転駆動機構９から回転軸６に駆動力を入力することにより、ウエハＷの表面の中心を通る鉛直な軸線まわりにウエハＷを回転させることができる。
なお、スピンチャック２としては、このような構成のものに限らず、たとえば、ウエハＷの裏面を真空吸着することによりウエハＷをほぼ水平な姿勢で保持し、さらにその状態で鉛直な軸線まわりに回転することにより、その保持したウエハＷを回転させることができる真空吸着式のもの（バキュームチャック）が採用されてもよい。

第１ノズル３は、たとえば、連続流の状態で処理液を吐出するストレートノズルであり、その吐出口をウエハＷ側（下方）に向けた状態で、ほぼ水平に延びるアーム１０の先端に取り付けられている。アーム１０は、ほぼ鉛直に延びる支持軸１１に支持されており、この支持軸１１の上端部からほぼ水平に延びている。
支持軸１１は、その中心軸線まわりに回転可能にされており、支持軸１１を回転させることにより第１ノズル３をほぼ水平に移動させるための第１ノズル移動機構１２に結合されている。第１ノズル移動機構１２によって、第１ノズル３をほぼ水平に移動させることにより、第１ノズル３をスピンチャック２に保持されたウエハＷの上方に配置したり、ウエハＷの上方から退避させたりすることができる。

第１ノズル３には、マニホールド１３を介して第１処理液供給管１４から処理液が供給されるようになっている。具体的には、薬液またはリンス液が第１ノズル３に供給されるようになっている。薬液としては、たとえば、硫酸、酢酸、硝酸、塩酸、フッ酸、アンモニア水、過酸化水素水のうちの少なくとも１つを含む液を用いることができる。また、リンス液としては、たとえば、純水、ＤＩＷ（脱イオン水）、炭酸水、電解イオン水、水素水、磁気水や、希釈濃度（たとえば、１ｐｐｍ程度）のアンモニア水などを用いることができる。本実施形態では、リンス液としてＤＩＷが用いられている。

マニホールド１３には、薬液供給管１５およびＤＩＷ供給管１６が接続されている。この薬液供給管１５からマニホールド１３に薬液が供給され、このＤＩＷ供給管１６からマニホールド１３にＤＩＷが供給されるようになっている。マニホールド１３に薬液またはＤＩＷが供給されると、供給された薬液またはＤＩＷは、第１処理液供給管１４を介して第１ノズル３に供給され、第１ノズル３から吐出されるようになっている。

薬液供給管１５には薬液バルブ１７が介装されており、この薬液バルブ１７を開閉することにより、マニホールド１３への薬液の供給を制御することができる。また、ＤＩＷ供給管１６にはＤＩＷバルブ１８が介装されており、このＤＩＷバルブ１８を開閉することにより、マニホールド１３へのＤＩＷの供給を制御することができる。したがって、薬液バルブ１７およびＤＩＷバルブ１８の開閉をそれぞれ制御することにより、薬液またはＤＩＷを第１ノズル３に供給することができる。

第２ノズル４は、たとえば、連続流の状態で処理液を吐出するストレートノズルであり、その吐出口をウエハＷ側（下方）に向けた状態で、ほぼ水平に延びるアーム１９の先端に取り付けられている。アーム１９は、ほぼ鉛直に延びる支持軸２０に支持されており、この支持軸２０の上端部からほぼ水平に延びている。
支持軸２０は、その中心軸線まわりに回転可能にされており、支持軸２０を回転させることにより第２ノズル４をほぼ水平に移動させるための第２ノズル移動機構２１と結合されている。第２ノズル移動機構２１によって、第２ノズル４をほぼ水平に移動させることにより、第２ノズル４をスピンチャック２に保持されたウエハＷの上方に配置したり、ウエハＷの上方から退避させたりすることができる。

第２ノズル４には、マニホールド２２を介して第２処理液供給管２３から処理液が供給されるようになっている。具体的には、ＤＩＷまたは有機溶剤（液体）が供給されるようになっている。前記有機溶剤は、純水よりも表面張力が低く、かつ、純水よりも揮発性の高い有機溶剤である。具体的には、前記有機溶剤として、たとえば、ＩＰＡ、ＨＦＥ（ハイドロフロロエーテル）、メタノール、エタノール、アセトンおよびTrans-1,2ジクロロエチレンのうちの少なくとも１つを含む液を用いることができる。

本実施形態では、ＩＰＡおよびＨＦＥがそれぞれ前記有機溶剤として第２ノズル４に供給されるようになっている。ＩＰＡは、ＤＩＷに溶解する有機溶剤であり、ＨＦＥはＤＩＷに殆ど溶解しない有機溶剤である。また、ＩＰＡはＨＦＥに溶解可能である。
ＨＦＥとしては、たとえば、住友スリーエム株式会社製の商品名ノベック（登録商標）のＨＦＥを用いることができる。具体的には、ＨＦＥとして、たとえば、ＨＦＥ−７１００（商品名、化学式：Ｃ₄Ｆ₉ＯＣＨ₃）、ＨＦＥ−７２００（商品名、化学式：Ｃ₄Ｆ₉ＯＣ₂Ｈ₅）、７３００（商品名、化学式：Ｃ₆Ｆ₁₃ＯＣＨ₃）などを用いることができる。本実施形態では、ＨＦＥとして、ＨＦＥ−７１００が用いられている。

ＩＰＡの表面張力は、２０．９ｍＮ／ｍ（２５℃）である。また、ＨＦＥの表面張力は、１３．６ｍＮ／ｍ（２５℃、ＨＦＥ−７１００）、１３．６ｍＮ／ｍ（２５℃、ＨＦＥ−７２００）、１５．０ｍＮ／ｍ（２５℃、７３００）である。したがって、これらのすべての有機溶剤の表面張力は、純水の表面張力（７２ｍＮ／ｍ、２５℃）よりも低い。
また、揮発性の高さを表すものとして沸点を例示すれば、ＩＰＡおよびＨＦＥの大気圧における沸点は、ＩＰＡ：８２℃、ＨＦＥ−７１００：６１℃、ＨＦＥ―７２００：７６℃、７３００：９８℃となっている。すなわち、これらすべての有機溶剤は、純水よりも沸点が低く（純水の大気圧における沸点は、１００℃）、純水よりも揮発性が高い。

マニホールド２２には、ＤＩＷ供給管２４、ＩＰＡ供給管２５およびＨＦＥ供給管２６が接続されている。このＤＩＷ供給管２４からマニホールド２２にＤＩＷが供給され、ＩＰＡ供給管２５からマニホールド２２にＩＰＡ（液体）が供給され、ＨＦＥ供給管２６からマニホールド２２にＨＦＥ（液体）が供給されるようになっている。
ＤＩＷ供給管２４にはＤＩＷバルブ２７が介装されており、このＤＩＷバルブ２７を開閉することにより、マニホールド２２へのＤＩＷの供給を制御することができる。ＩＰＡ供給管２５にはＩＰＡバルブ２８が介装されており、このＩＰＡバルブ２８を開閉することにより、マニホールド２２へのＩＰＡの供給を制御することができる。ＨＦＥ供給管２６にはＨＦＥバルブ２９が介装されており、このＨＦＥバルブ２９を開閉することにより、マニホールド２２へのＨＦＥの供給を制御することができる。

したがって、ＤＩＷバルブ２７、ＩＰＡバルブ２８およびＨＦＥバルブ２９の開閉をそれぞれ制御することにより、ＤＩＷ、ＩＰＡおよびＨＦＥのうちの少なくとも１つの処理液をマニホールド２２に供給することができる。ＤＩＷ、ＩＰＡおよびＨＦＥのうちの２つ以上の処理液がマニホールド２２に供給されると、供給された処理液は、マニホールド２２内で混合されて混合処理液となり、混合処理液として第２処理液供給管２３に供給される。さらに、第２処理液供給管２３に供給された混合処理液は、第２処理液供給管２３の途中部に介装された攪拌フィン付流通管３０によって攪拌される。このようにして、十分に混合された混合処理液が第２処理液供給管２３から第２ノズル４に供給され、この第２ノズル４から吐出されるようになっている。

攪拌フィン付流通管３０は、管部材内に、それぞれ液体流通方向を軸にほぼ１８０度のねじれを加えた長方形板状体からなる複数の撹拌フィンを、液体流通方向に沿う管中心軸まわりの回転角度を９０度ずつ交互に異ならせた姿勢で管軸に沿って配列した構成のものであり、たとえば、株式会社ノリタケカンパニーリミテド・アドバンス電気工業株式会社製の商品名「ＭＸシリーズ：インラインミキサー」を用いることができる。

遮断板５は、ウエハＷとほぼ同じ直径（あるいはウエハＷよりも少し大きい直径）を有する円板状の部材であり、スピンチャック２の上方でほぼ水平に配置されている。遮断板５の下面は、スピンチャック２に保持されたウエハＷの表面に対向する基板対向面３１となっており、その中心部には開口３２が形成されている。開口３２は、遮断板５を貫通する貫通孔に連通している。また、遮断板５にはヒータ３３が内蔵されており、このヒータ３３によって、基板対向面３１全体を所定の温度に加熱することができる。

また、遮断板５の上面には、スピンチャック２の回転軸６と共通の軸線上に配置された支軸３４が連結されている。この支軸３４は中空軸であり、その内部空間は前記貫通孔と連通している。また、支軸３４の内部空間は、支軸３４に接続された蒸気供給管３５およびガス供給管３６のそれぞれと連通している。この蒸気供給管３５から支軸３４の内部空間に有機溶剤の蒸気が供給され、このガス供給管３６から支軸３４の内部空間に不活性ガスが供給されるようになっている。前記有機溶剤の蒸気は、純水よりも表面張力が低く、かつ、純水よりも揮発性の高い有機溶剤の蒸気である。

本実施形態では、前記有機溶剤の蒸気として、ＩＰＡの蒸気（以下「ＩＰＡベーパ」という。）、ＨＦＥの蒸気（以下「ＨＦＥベーパ」という。）、ならびに、ＩＰＡおよびＨＦＥの混合液の蒸気（以下「混合液ベーパ」という。）が支軸３４の内部空間に供給できるようになっている。また、前記不活性ガスとしては、たとえば、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガスなどを用いることができる。本実施形態では、不活性ガスとして窒素ガスが用いられている。

また、前記ＩＰＡおよびＨＦＥの混合液としては、たとえば、ＨＦＥ−７１００（９５％）とＩＰＡ（５％）との混合液を用いることができる。この混合液の大気圧における沸点は５４．５℃であり、表面張力は１４．０ｍＮ／ｍ（２５℃）である。
蒸気供給管３５には、第１供給管３７、第２供給管３８および第３供給管３９が接続されている。この第１供給管３７から蒸気供給管３５に混合液ベーパが供給され、第２供給管３８から蒸気供給管３５にＩＰＡベーパが供給され、第３供給管３９から蒸気供給管３５にＨＦＥベーパが供給されるようになっている。

第１供給管３７には第１バルブ４０が介装されており、この第１バルブ４０を開閉することにより、蒸気供給管３５への混合液ベーパの供給を制御することができる。第２供給管３８には第２バルブ４１が介装されており、この第２バルブ４１を開閉することにより、蒸気供給管３５へのＩＰＡベーパの供給を制御することができる。第３供給管３９には第３バルブ４２が介装されており、この第３バルブ４２を開閉することにより、蒸気供給管３５へのＨＦＥベーパの供給を制御することができる。

したがって、第１バルブ４０、第２バルブ４１および第３バルブ４２の開閉をそれぞれ制御することにより、ＩＰＡベーパ、ＨＦＥベーパおよび混合液ベーパのうちのすくなくとも１つのベーパを蒸気供給管３５に供給することができる。蒸気供給管３５に供給されたベーパは、支軸３４の内部空間を介して基板対向面３１に形成された開口３２から下方に向けて吐出されるようになっている。

また、蒸気供給管３５、第１供給管３７、第２供給管３８および第３供給管３９の各管壁には、管内を所定の温度に加熱するための配管用ヒータ４３がそれぞれ配置されている。この配管用ヒータ４３によって各供給管３５，３７〜３９の内壁温度が当該供給管３５，３７〜３９を流通する有機溶剤の蒸気が凝縮する温度よりも高い温度にされている。また、図示はしないが、支軸３４にもヒータが配置されており、このヒータによって支軸３４の内壁温度が支軸３４内を流通する有機溶剤の蒸気が凝縮する温度よりも高い温度にされている。さらに、基板対向面３１の温度は、遮断板５に内蔵されたヒータ３３によって、開口３２から吐出された有機溶剤の蒸気が凝縮する温度よりも高い温度にされている。

ガス供給管３６にはガスバルブ４４が介装されており、このガスバルブ４４を開閉することにより、支軸３４の内部空間への窒素ガスの供給を制御することができる。支軸３４の内部空間に供給された窒素ガスは、基板対向面３１に形成された開口３２から下方に向けて吐出されるようになっている。
支軸３４には、遮断板昇降駆動機構４５と、遮断板回転駆動機構４６とが結合されている。遮断板昇降駆動機構４５によって、支軸３４および遮断板５を昇降させることにより、遮断板５をスピンチャック２に保持されたウエハＷの表面に近接した近接位置と、スピンチャック２の上方に大きく退避した退避位置との間で昇降させることができる。また、遮断板回転駆動機構４６によって、スピンチャック２によるウエハＷの回転にほぼ同期させて（あるいは若干回転速度を異ならせて）支軸３４および遮断板５を回転させることができる。なお、遮断板回転駆動機構４６を省略し、遮断板５を回転方向に固定としてもよい。

図２は、前記基板処理装置１の制御のための構成を説明するためのブロック図である。この基板処理装置１は、制御装置４７を備えている。制御装置４７は、チャック回転駆動機構９、第１ノズル移動機構１２、第２ノズル移動機構２１、遮断板昇降駆動機構４５および遮断板回転駆動機構４６の動作を制御する。また、制御装置４７は、薬液バルブ１７、ＤＩＷバルブ１８，２７、ＩＰＡバルブ２８、ＨＦＥバルブ２９、第１バルブ４０、第２バルブ４１および第３バルブ４２の開閉を制御する。また、制御装置４７は、ヒータ３３および配管用ヒータ４３のオン／オフと、このヒータ３３および配管用ヒータ４３による加熱温度を制御する。

図３は、前記基板処理装置１によるウエハＷの処理の一例を説明するための図である。また、図４は、前記ウエハＷの処理の一例における処理状態を説明するための図である。以下では、図１〜図３を主として参照し、図４を適宜参照する。
処理対象のウエハＷは、図示しない搬送ロボットによって搬送されてきて、搬送ロボットからスピンチャック２へと受け渡される。そして、ウエハＷがスピンチャック２に受け渡されると、制御装置４７は、チャック回転駆動機構９を制御してスピンチャック２に保持されたウエハＷを所定の回転速度で回転させる。また、制御装置４７は、第１ノズル移動機構１２を制御して第１ノズル３をスピンチャック２に保持されたウエハＷの上方に配置させる。このとき、制御装置４７は、遮断板昇降駆動機構４５を制御して、遮断板５をスピンチャック２の上方に大きく退避させている。

その後、制御装置４７は、薬液バルブ１７を開いて、図３（ａ）に示すように、第１ノズル３からウエハＷの表面の回転中心付近に向けて薬液を供給させる。ウエハＷの表面に供給された薬液は、ウエハＷの回転による遠心力を受けてウエハＷの表面全域に瞬時に行き渡る。これにより、ウエハＷの表面全域に薬液による薬液処理が行われる。
薬液の供給が所定の薬液処理時間に亘って行われると、制御装置４７は、薬液バルブ１７を閉じて第１ノズル３からの薬液の供給を停止させる。その後、制御装置４７は、ＤＩＷバルブ１８を開いて第１ノズル３からウエハＷの表面の回転中心付近に向けてＤＩＷを供給させる（水供給工程）。

ウエハＷの表面に供給されたＤＩＷは、ウエハＷの回転による遠心力を受けてウエハＷの表面全域に瞬時に行き渡る。これにより、ウエハＷの表面に残留している薬液が洗い流されて、ＤＩＷに置換される。これにより、ウエハＷの表面全域にリンス処理が行われる。
ＤＩＷの供給が所定のリンス処理時間に亘って行われると、制御装置４７は、ＤＩＷバルブ１８を閉じて第１ノズル３からのＤＩＷの供給を停止させる。その後、制御装置４７は、第１ノズル移動機構１２を制御して第１ノズル３をウエハＷの上方から退避させる。次に、制御装置４７は、第２ノズル移動機構２１を制御して、第２ノズル４をスピンチャック２に保持されたウエハＷの上方に配置させる。そして、制御装置４７は、図３（ｂ）に示すように、ＨＦＥバルブ２９を開いて第２ノズル４からウエハＷの表面の回転中心付近に向けて第１低表面張力液体としてのＨＦＥ（液体）を供給させる（液体供給工程）。

ウエハＷの表面に供給されたＨＦＥは、ウエハＷの回転による遠心力を受けてウエハＷの表面全域に瞬時に行き渡る。これにより、リンス処理後のウエハＷの表面に付着しているＤＩＷの大部分が洗い流されてＨＦＥに置換される。すなわち、図４（ａ）に示すように、ウエハＷの表面に形成されたパターンＰの奥にまで入り込んだ微量のＤＩＷを除いて、リンス処理後のウエハＷの表面に付着しているＤＩＷがＨＦＥに置換される。これにより、ウエハＷの表面全域がＨＦＥによって覆われる。

また、ウエハＷの表面に付着している全てのＤＩＷをＨＦＥに置換するのではなく、その大部分を置換するだけなので、ＨＦＥの供給時間を短縮することができる。これにより、ウエハＷの処理時間を短縮することができる。またそれに伴って、ＨＦＥの消費量を低減するがことができるので、装置のランニングコストを低減することができる。
さらに、ウエハＷの表面にＨＦＥが供給されている間、ウエハＷは前記所定の回転速度で回転されているので、その遠心力によって、ＤＩＷおよびＨＦＥをウエハＷの周囲に移動させ、大部分はウエハ外へ排出することができる。したがって、ウエハＷ表面の液の量を少なくすることで、除去すべき水分量を低減させ、効率的に水分の除去を行うことができる。

ＨＦＥの供給が前記所定のプリウェット処理時間に亘って行われると、制御装置４７は、ＨＦＥバルブ２９を閉じて第２ノズル４からのＨＦＥの供給を停止させ、第２ノズル移動機構２１を制御して第２ノズル４をウエハＷの上方から退避させる。その後、制御装置４７は、遮断板昇降駆動機構４５を制御して遮断板５を下降させる。これにより、遮断板５の基板対向面３１がスピンチャック２に保持されたウエハＷの表面に近接した位置に配置される。

次に、制御装置４７は、第１バルブ４０を開いて、基板対向面３１の開口３２から第２低表面張力液体の蒸気としての混合液ベーパ（ＩＰＡとＨＦＥとの混合蒸気）をウエハＷの表面の回転中心付近に向けて吐出させる。吐出された混合液ベーパは、図３（ｃ）に示すように、ウエハＷの表面と基板対向面３１との間でウエハＷの周縁に向かって広がっていく。これにより、ウエハＷの表面と基板対向面３１との間の空間に混合液ベーパが充満し、ウエハＷの表面全域に混合液ベーパが供給される（蒸気供給工程）。

このとき、基板対向面３１はウエハＷの表面に近接されているので、開口３２から吐出された混合液ベーパは上方に拡散することなく、ウエハＷの表面に効率的に供給される。すなわち、高濃度の混合液ベーパが効率的にウエハＷの表面に供給されるようになっている。また、ウエハＷの表面と基板対向面３１との間の空間は、狭空間であるので、少量の混合液ベーパで当該空間を充満させることができる。

混合液ベーパがウエハＷの表面に供給されている間、第１供給管３７および蒸気供給管３５の管内の温度ならびに支軸３４の内部空間の温度は、混合液ベーパが凝縮する温度（５４．５℃）よりも高い温度（たとえば５５℃以上）にされている。また、混合液ベーパが基板の表面に供給されている間、基板対向面３１の温度は、混合液ベーパが凝縮する温度よりも高い温度（たとえば５５℃以上）にされている。一方、混合液ベーパがウエハＷの表面に供給されている間、ウエハＷの表面の温度は、室温程度（たとえば、２５℃程度）に維持されており、混合液ベーパが凝縮する温度以下の温度になっている。

したがって、ウエハＷの表面に供給される混合液ベーパは、開口３２から吐出されるまでの流通過程において結露して消費されることなく、ウエハＷの表面と基板対向面３１との間の空間に効率的に供給される。また、開口３２から吐出された混合液ベーパは、図４（ｂ）に示すように、基板対向面３１で結露して消費されることなく、ウエハＷの表面に向かって効率的に供給される。さらに、ウエハＷの表面に供給された混合液ベーパは、ウエハＷの表面の温度が混合液ベーパの露点以下にされているので、ウエハＷの表面（より詳しくは、ウエハＷの表面に残留している液成分の液面）で液化していく。これにより、ウエハＷの表面にＩＰＡとＨＦＥの混合液（以下「混合有機溶剤」という。）を効率的に供給することができる。混合液ベーパを液化させることにより、ウエハＷの表面が混合有機溶剤の液膜で覆われた状態を維持することができる。

ウエハＷの表面に供給された混合有機溶剤は、ウエハＷの表面に残留している液成分に均一に溶け込んでいく。すなわち、ウエハＷ上に残留している液成分の大部分は混合有機溶剤と溶解可能なＨＦＥであるので、ウエハＷの表面に供給された混合有機溶剤は、当該液成分に良好に溶け込んでいく。また、ウエハＷ上に残留している液成分の大部分は、混合有機溶剤との表面張力の差が所定値（たとえば、２０ｍＮ／ｍ）以下であるＨＦＥなので、マランゴニ効果による対流の発生を抑制しつつ、ウエハＷの表面に残留している液成分に混合有機溶剤を均一に溶け込ませることができる。

したがって、ウエハＷの表面に混合液ベーパを供給し続けることにより、ウエハＷの表面に残留している液成分を混合有機溶剤とともにウエハＷ上から押し流して、最終的に、混合有機溶剤に置換することができる。また、ウエハＷの表面に残留している液成分に混合有機溶剤を溶け込ませることで、当該液成分に含まれる微量のＤＩＷを混合有機溶剤に含まれるＩＰＡに溶け込ませて当該液成分内に拡散させることができる。これにより、ウエハＷの表面に残留している微量のＤＩＷを、図４（ｃ）に示すように、混合有機溶剤の液面から蒸発させることができる。このようにして、ウエハＷの表面からＤＩＷが完全に除去される。このとき、ウエハＷの表面に残留している液成分はスピンチャック２によるウエハＷの回転によってその余剰分が除去されており、当該液成分の膜厚が薄くされているので、ＤＩＷが蒸発し易くなっている。

ウエハＷの表面からＤＩＷを完全に除去することにより、ＤＩＷの表面張力によるパターン倒れの発生を抑制することができる。また、ウエハＷの表面に残留している微量のＤＩＷを、ウエハＷの表面ではなく、混合有機溶剤の液面から蒸発させることにより、ウォーターマークなどの乾燥不良がウエハＷの表面に生じることを抑制することができる。
混合液ベーパの供給が所定の処理時間に亘って行われると、制御装置４７は、第１バルブ４０を閉じて混合液ベーパの吐出を停止させる。その後、制御装置４７は、ガスバルブ４４を開いて、基板対向面３１の開口３２からウエハＷの表面の回転中心付近に向けて窒素ガスを吐出させる。それとともに、制御装置４７は、チャック回転駆動機構９を制御して、スピンチャック２によるウエハＷの回転速度を所定の高回転速度に変更させ、遮断板回転駆動機構４６を制御して、スピンチャック２によるウエハＷの回転にほぼ同期させて（あるいは若干回転速度を異ならせて）支軸３４および遮断板５を回転させる。あるいは、遮断板回転駆動機構４６によって支軸３４および遮断板５を回転制御せずに、支軸３４および遮断板５を回転停止状態としてもよい。

吐出された窒素ガスは、図３（ｄ）に示すように、ウエハＷの回転と遮断板５の回転とによって形成された気流によって、ウエハＷの表面と基板対向面３１との間でウエハＷの周縁に向かって広がっていく。これにより、ウエハＷの表面と基板対向面３１との間の空間に窒素ガスが充満し、ウエハＷの表面全域に窒素ガスが供給される。
また、ウエハＷの表面に残留している液成分（混合有機溶剤）は、ウエハＷの回転による遠心力を受けて、ウエハＷの周囲に振り切られる（基板乾燥工程）。これにより、ウエハＷの表面から液成分が除去され、ウエハＷの表面が乾燥する。このとき、ウエハＷの表面に残留している液成分は、スピンチャック２によるウエハＷの回転によってその余剰分が予め除去されているので、短時間でウエハＷの表面から除去される。これにより、基板乾燥時間が短縮されている。また、ウエハＷの表面と基板対向面３１との間の空間を窒素ガスで充満させて当該空間の酸素濃度を低下させることにより、ウォーターマークの発生を抑制することができる。さらに、ウエハＷの表面に残留している液成分は、純水よりも表面張力が低い有機溶剤であるので、パターン倒れ等のダメージがウエハＷに生じることを抑制することができる。

スピンドライ処理が所定のスピンドライ処理時間に亘って行われると、制御装置４７は、チャック回転駆動機構９を制御してスピンチャック２によるウエハＷの回転を停止させ、ガスバルブ４４を閉じて開口３２からの窒素ガスの吐出を停止させる。また、制御装置４７は、遮断板回転駆動機構４６を制御して遮断板５の回転を停止させ（すでに遮断板５の回転が停止している場合は、ここでの遮断板回転駆動機構４６の制御を行わない）、遮断板昇降駆動機構４５を制御して遮断板５をスピンチャック２の上方に大きく退避させる。そして、図示しない搬送ロボットによって、処理後のウエハＷがスピンチャック２から搬送されていく。

図５は、前記基板処理装置１によるウエハＷの処理の参考例を説明するための図である。以下では、図１、図３および図５を参照しつつ、図５におけるウエハＷの処理と、図３におけるウエハＷの処理との相違点について説明する。
この図５におけるウエハＷの処理と、図３におけるウエハＷの処理との主要な相違点は、ＩＰＡとＩＰＡベーパが用いられていることにある。

すなわち、この図５におけるウエハＷの処理では、図３におけるウエハＷの処理と同様に、薬液およびリンス液がウエハＷの表面に順次供給されて、ウエハＷの表面に薬液処理およびリンス処理が順次行われる（ステップＳ１、Ｓ２）。そして、ウエハＷの表面にリンス処理が行われた後、制御装置４７は、ＩＰＡバルブ２８を開くことにより、スピンチャック２に保持されたウエハＷの表面の回転中心付近に向けて第２ノズル４からＩＰＡを供給させる（ステップＳ３）。ウエハＷの表面に供給されたＩＰＡは、ウエハＷの回転による遠心力を受けてウエハＷの表面全域に瞬時に行き渡る。これにより、ウエハＷの表面に残留しているＤＩＷの大部分がＩＰＡに置換される。また、ＩＰＡはＤＩＷに溶解可能であるので、置換されずにウエハＷの表面に残ったＤＩＷは、ウエハＷの表面に供給されたＩＰＡに溶け込んでいく。

ステップＳ３が完了すると、制御装置４７は、遮断板昇降駆動機構４５を制御することにより遮断板５の基板対向面３１をウエハＷの表面に近接させた状態で、第２バルブ４１を開いて基板対向面３１の開口３２からＩＰＡベーパを吐出させる（ステップＳ４）。吐出されたＩＰＡベーパはウエハＷの表面全域に供給され、ウエハＷの表面に残留している液成分に溶け込んでいく。すなわち、ウエハＷの表面に残留している液成分はＩＰＡおよびＤＩＷによって構成されているので、供給されたＩＰＡベーパは当該液成分に良好に溶け込んでいく。それとともに、ステップＳ３において置換されずにウエハＷの表面に残ったＤＩＷは、ウエハＷ上の液成分の液面から蒸発していく。これにより、ウエハＷの表面からＤＩＷが完全に除去される。

ステップＳ３が行われた後のウエハＷの表面に残留している液成分の大部分はＩＰＡである。したがって、ステップＳ４においてＩＰＡベーパを供給しても、マランゴニ効果による対流の発生を抑制しつつ、ウエハＷ上の液成分にＩＰＡを溶け込ませることができる。また、ステップＳ３において置換されずにウエハＷの表面に残ったＤＩＷは、既にＩＰＡに溶け込んでいるので、ステップＳ４において当該ＤＩＷを効率的にウエハＷの表面から除去することができる。そして、ステップＳ４が行われた後は、図３におけるウエハＷの処理と同様に、スピンドライ処理（ステップＳ５）を行い、ウエハＷを乾燥させる。

図６は、前記基板処理装置１によるウエハＷの処理の他の参考例を説明するための図である。以下では、図１、図３および図６を参照しつつ、図６におけるウエハＷの処理と、図３におけるウエハＷの処理との相違点について説明する。
この図６におけるウエハＷの処理と、図３におけるウエハＷの処理との主要な相違点は、処理液としての薬液の供給後に、ＤＩＷとＩＰＡの混合液を用いてリンス処理を行い、その後、ＩＰＡベーパを供給することにある。

すなわち、この図６におけるウエハＷの処理では、ウエハＷの表面に薬液処理（ステップＳ１１）が行われた後、制御装置４７がＤＩＷバルブ２７およびＩＰＡバルブ２８を開いて、マニホールド２２にＤＩＷおよびＩＰＡを供給させる。供給されたＤＩＷおよびＩＰＡは、マニホールド２２および攪拌フィン付流通管３０によって十分に混合された後、ＤＩＷとＩＰＡの混合液として第２ノズル４からウエハＷの表面に供給される。すなわち、ＤＩＷとＩＰＡの混合液がウエハＷの表面に供給される（ステップＳ１２）。これにより、薬液処理後のウエハＷの表面に残留している薬液が洗い流されて、ＤＩＷおよびＩＰＡの混合液に置換される。

ステップＳ１２が完了すると、制御装置４７は、遮断板昇降駆動機構４５を制御することにより遮断板５の基板対向面３１をウエハＷの表面に近接させた状態で、第２蒸気バルブを開いて、基板対向面３１の開口３２からＩＰＡベーパを吐出させる（ステップＳ１３）。吐出されたＩＰＡベーパはウエハＷの表面全域に供給され、ウエハＷの表面に残留している液成分に溶け込んでいく。すなわち、ウエハＷの表面に残留している液成分はＤＩＷとＩＰＡの混合液であるので、供給されたＩＰＡベーパは当該液成分に良好に溶け込んでいく。それとともに、ウエハＷの表面に残留している液成分に含まれるＤＩＷが当該液成分の液面から蒸発していき、ウエハＷの表面からＤＩＷが完全に除去される。

ステップＳ１２が行われた後のウエハＷの表面に残留している液成分はＤＩＷとＩＰＡの混合液であり、その表面張力は純水よりも低くなっている。したがって、ステップＳ１３においてＩＰＡベーパを供給しても、マランゴニ効果による対流の発生を抑制しつつ、ウエハＷ上の液成分にＩＰＡを溶け込ませることができる。また、ステップＳ１２において供給されるＤＩＷとＩＰＡの混合液は十分に混合されているので、ステップＳ１３において当該混合液中に含まれるＤＩＷを効率的にウエハＷの表面から除去することができる。そして、ステップＳ１３が行われた後は、図３におけるウエハＷの処理と同様に、スピンドライ処理（ステップＳ１４）を行い、ウエハＷを乾燥させる。

図７は、前記基板処理装置１によるウエハＷの処理のさらに他の参考例を説明するための図である。以下では、図１、図３および図７を参照しつつ、図７におけるウエハＷの処理と、図３におけるウエハＷの処理との相違点について説明する。
この図７におけるウエハＷの処理と、図３におけるウエハＷの処理との主要な相違点は、処理液（リンス液）としてＩＰＡが用いられ、ＨＦＥベーパが用いられていることにある。

すなわち、この図７におけるウエハＷの処理では、ウエハＷの表面に薬液処理（ステップＳ２１）が行われた後、制御装置４７がＩＰＡバルブ２８を開いて、スピンチャック２に保持されたウエハＷの表面の回転中心付近に向けて処理液としてのＩＰＡを第２ノズル４から供給させる（ステップＳ２２）。ウエハＷの表面に供給されたＩＰＡは、ウエハＷの回転による遠心力を受けてウエハＷの表面全域に瞬時に行き渡る。これにより、ウエハＷの表面に残留している薬液が洗い流されてＩＰＡに置換される。すなわち、ウエハＷの表面全域にＩＰＡによるリンス処理が行われる。

ステップＳ２２が完了すると、制御装置４７は、ＩＰＡバルブ２８を閉じて第２ノズル４からのＩＰＡの吐出を停止させるとともに、ＨＦＥバルブ２９を開いて第２ノズル４からウエハＷの表面に向けてＨＦＥを吐出させる（ステップＳ２３）。吐出されたＨＦＥはウエハＷの表面全域に供給される。これにより、ステップＳ２２が行われた後にウエハＷの表面に残留しているＩＰＡの大部分がＨＦＥに置換される。また、ＩＰＡはＨＦＥに溶解可能であるので、置換されずにウエハＷの表面に残ったＩＰＡは、ウエハＷの表面に供給されたＨＦＥに溶け込んでいく。

ステップＳ２３が完了すると、制御装置４７は、遮断板昇降駆動機構４５を制御することにより遮断板５の基板対向面３１をウエハＷの表面に近接させた状態で、第３バルブ４２を開いて、基板対向面３１の開口３２からＨＦＥベーパを吐出させる（ステップＳ２４）。吐出されたＨＦＥベーパはウエハＷの表面全域に供給され、ウエハＷの表面に残留している液成分に溶け込んでいく。すなわち、ウエハＷの表面に残留している液成分はＨＦＥおよびＩＰＡによって構成されているので、供給されたＨＦＥベーパは当該液成分に良好に溶け込んでいく。それとともに、ウエハＷの表面に残留している液成分に含まれるＩＰＡが当該液成分の液面から蒸発していき、ウエハＷの表面からＩＰＡが完全に除去される。

ステップＳ２３が行われた後のウエハＷの表面に残留している液成分は、ＨＦＥベーパとの表面張力の差が前記所定値以下であるＨＦＥおよびＩＰＡによって構成されている。したがって、ステップＳ２４においてＨＦＥベーパを供給しても、マランゴニ効果による対流の発生を抑制しつつ、ウエハＷ上の液成分にＨＦＥを溶け込ませていくことができる。また、ステップＳ２３において置換されずにウエハＷの表面に残ったＩＰＡは、既にＨＦＥに溶け込んでいるので、ステップＳ２４において当該ＩＰＡを効率的にウエハＷの表面から除去することができる。そして、ステップＳ２４が行われた後は、図３におけるウエハＷの処理と同様に、スピンドライ処理（ステップＳ２５）を行い、ウエハＷを乾燥させる。

この図７に示すウエハＷの処理では、純水よりも表面張力の小さい有機溶剤であるＩＰＡによってリンス処理が行われているので、リンス処理後にスピンドライを実施してウエハＷを乾燥させても、乾燥不良の発生を抑制しつつ短時間でウエハＷを乾燥させることができる。しかしながら、処理対象のウエハＷによっては、ＩＰＡのような比較的表面張力の低い有機溶剤であっても、その表面張力に起因してパターン倒れ等のダメージが生じる場合がある。したがって、そのようなウエハＷが処理対象の場合に、本処理例のように、ウエハＷ上のＩＰＡを、ＩＰＡよりもさらに表面張力が低いＨＦＥに置換して、当該ＩＰＡをウエハＷ上から完全に除去することにより、ＩＰＡの表面張力に起因するパターン倒れの発生を抑制することができる。

この発明は、以上の実施形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。たとえば、前述のウエハＷの処理では、スピンドライ処理によってウエハＷを乾燥させる例について説明したが、これに限らず、その他の乾燥方法を用いてウエハＷを乾燥させてもよい。
たとえば、蒸気供給工程が行われた後、ウエハＷを大気に開放して乾燥させてもよい。具体的には、遮断板５をスピンチャック２の上方に大きく退避させて、ウエハＷ上の液成分を蒸発させることによりウエハＷを乾燥させてもよい。また、蒸気供給工程が行われた後、ウエハＷの表面に窒素ガスを供給することによりウエハＷを乾燥させてもよい。このとき、ウエハＷは回転されていてもよいし、回転されていなくてもよい。

また、前述の実施形態では、第２低表面張力液体の蒸気として、ＩＰＡ液体とＨＦＥ液体の混合液の蒸気を例に挙げたが、これに代えて、ＩＰＡベーパとＨＦＥベーパとの混合蒸気であってもよい。

また、前述の実施形態では、ほぼ水平に保持して回転する基板（ウエハＷ）の表面に処理液を供給して基板を処理するものを取り上げたが、回転していない状態（非回転状態）の基板の表面に処理液を供給して基板を処理するものであってもよい。なお、前記非回転状態の基板とは、回転も移動もしていない状態（静止状態）の基板であってもよいし、回転せずに所定の方向に移動している状態（移動状態）の基板であってもよい。

また、前述の実施形態では、処理対象となる基板としてウエハＷを取り上げたが、ウエハＷに限らず、液晶表示装置用基板、プラズマディスプレイ用基板、ＦＥＤ用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、フォトマスク用基板、セラミック基板などの他の種類の基板が処理対象とされてもよい。

本発明の一実施形態に係る基板処理装置の構成を説明するための図解図である。前記基板処理装置の制御のための構成を説明するためのブロック図である。前記基板処理装置によるウエハの処理の一例を説明するための図である。前記ウエハの処理の一例における処理状態を説明するための図である。前記基板処理装置によるウエハの処理の参考例を説明するための図である。前記基板処理装置によるウエハの処理の他の参考例を説明するための図である。前記基板処理装置によるウエハの処理のさらに他の参考例を説明するための図である。

符号の説明

１基板処理装置
２スピンチャック（基板保持手段）
３第１ノズル（水供給手段）
４第２ノズル（水供給手段、液体供給手段）
５遮断板（基板対向部材）
３１基板対向面
３５蒸気供給管（流通管、蒸気供給手段）
３７第１供給管（流通管、蒸気供給手段）
３８第２供給管（流通管、蒸気供給手段）
３９第３供給管（流通管、蒸気供給手段）
４７制御装置（制御手段）
Ｗウエハ（基板）

Claims

基板の主面に水を供給する水供給工程と、
この水供給工程の後に、純水よりも表面張力が低い第１低表面張力液体としてのＨＦＥを前記主面に供給する液体供給工程と、
この液体供給工程の後に、純水よりも表面張力が低い低表面張力液体であって、前記第１低表面張力液体に溶解可能である第２低表面張力液体としてのＨＦＥおよびＩＰＡの蒸気を前記主面に供給することにより、前記主面に残留している液成分にＨＦＥおよびＩＰＡを溶け込ませて、ＨＦＥおよびＩＰＡを含む液膜で前記主面が覆われた状態にするとともに、当該液成分に含まれる水を当該液成分に溶け込んだＩＰＡに溶け込ませて拡散させ、この水を蒸発させて前記主面から除去する蒸気供給工程と、
前記液体供給工程および蒸気供給工程と並行して前記基板を回転させることにより、前記基板から液体を排出させて、前記主面に残留している液量を減少させる基板回転工程とを含む、基板処理方法。
前記蒸気供給工程は、基板対向部材の基板対向面を前記主面に対向させる対向工程と、前記基板対向面が前記主面に対向された状態で、前記基板対向面と前記主面との間の空間に前記蒸気を供給する工程とを含む、請求項１に記載の基板処理方法。
前記蒸気供給工程は、前記基板対向面と前記蒸気が流通する流通管とを加熱する加熱工程を含み、前記基板対向面および前記流通管の温度が前記第２低表面張力液体としてのＨＦＥおよびＩＰＡの蒸気が凝縮する温度よりも高くされた状態で、前記蒸気を前記主面に供給する工程である、請求項２記載の基板処理方法。
前記蒸気供給工程は、前記主面の温度が前記第２低表面張力液体としてのＨＦＥおよびＩＰＡの蒸気が凝縮の分圧を飽和蒸気圧とする第２低表面張力液体の温度以下にされた状態で、前記蒸気を当該主面に供給する工程を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の基板処理方法。
前記蒸気供給工程の後、基板の主面に付着している液成分を除去して当該基板を乾燥させる基板乾燥工程をさらに含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の基板処理方法。
基板を保持するための基板保持手段と、
前記基板保持手段に保持されている基板を回転させる基板回転手段と、
前記基板の主面に水を供給するための水供給手段と、
前記基板の主面に、純水よりも表面張力が低い第１低表面張力液体としてのＨＦＥを供給するための液体供給手段と、
前記基板の主面に、純水よりも表面張力が低い低表面張力液体であって、前記第１低表面張力液体に溶解可能である第２低表面張力液体としてのＨＦＥおよびＩＰＡの蒸気を供給するための蒸気供給手段と、
前記基板保持手段、水供給手段、基板回転手段、液体供給手段および蒸気供給手段を制御する制御手段とを含み、
前記制御手段は、前記水供給手段から前記基板保持手段に保持されている基板の主面に水を供給させる水供給工程と、前記水供給工程の後に、前記液体供給手段から前記基板保持手段に保持されている基板の主面にＨＦＥを供給させる液体供給工程と、前記液体供給工程の後に、前記蒸気供給手段から前記基板保持手段に保持されている基板の主面にＨＦＥおよびＩＰＡの蒸気を供給することにより、前記主面に残留している液成分にＨＦＥおよびＩＰＡを溶け込ませて、ＨＦＥおよびＩＰＡを含む液膜で前記主面が覆われた状態にするとともに、当該液成分に含まれる水を当該液成分に溶け込んだＩＰＡに溶け込ませて拡散させ、この水を蒸発させて前記主面から除去する蒸気供給工程と、前記液体供給工程および蒸気供給工程と並行して、前記基板保持手段に保持されている基板を前記基板回転手段によって回転させることにより、前記基板から液体を排出させて、前記主面に残留している液量を減少させる基板回転工程とを実行する、基板処理装置。